Изобретатель устройства под управлением перфокарт. История «мягких» накопителей

Современному человеку, имеющему возможность хранить многие терабайты информации на жестком диске своего домашнего компьютера, очень сложно себе представить, что когда-то людям было достаточно и пяти-трехдюймовой дискеты. За свою историю носители информации прошли грандиозный путь.
Каковы же были его этапы этого прогресса?

Перфокарта!

Это первый носитель информации, имевший форму бумажной, картонной или пластиковой прямоугольной пластинки с отверстиями, - появилась на свет еще в начале 19 века. О компьютерах в то время речи, конечно же, не шло, но зато активно использовались ткацкие станки французского изобретателя Жозефа-Мари Жаккарда, в которых и нашли применение перфокарты. При помощи них можно было управлять узором на ткани. В 30-х годах девятнадцатого века технология стала использоваться в первых вычислительных машинах Чарльзя Бэббиджа и в механических устройствах для классификации записей Семена Корсакова. А в 1890 году американский изобретатель Герман Холлерит придумал устройство, использовавшее перфокарты для обработки результатов проводившихся в 1890 и 1900 годах в Америке переписей населения. Разумеется, перфокарте суждено было стать носителем информации в первых компьютерах.
Наверняка, многие еще помнят эти карточки размерами 187,325 ? 82,55 мм и толщиной 0,178 мм с рядами цифр и отверстиями на определенных позициях - это наиболее распространенный формат IBM, введенный в обращение в 1928 году. Перфокарты широко использовались в компьютерной технике до начала 80-х годов, однако, неудобство их использования и потребность в хранении и обработке большего количества информации вынуждали специалистов искать новые решения. Поэтому перфокарты постепенно были вытеснены дискетами.

А потом пришла Дискета!

Она представляла собой гибкий диск, имевший ферромагнитное покрытие и спрятанный в пластиковый корпус, предназначенный для защиты от механических повреждений. В 1967 году в лаборатории компании IBM была создана первая дискета, имевшая диаметр 8 дюймов, а в 1971 году первая такая дискета объемом в 80 килобайт была представлена широкой аудитории. Курс развития гибких магнитных дисков был направлен на уменьшение физических размеров и увеличение объема памяти, в результате чего сначала дискеты уменьшились до 5? дюймов, а после - до 3?, а объем памяти к 1991 году достиг 2880 килобайт, хотя самым ходовым форматом оставалась 3?-дюймовая 1,44-мегабайтная дискета. К сожалению, дискеты нельзя было назвать надежным приспособлением для хранения информации в силу особенностей их устройства. Они легко размагничивались под воздействием магнитных полей различной природы, застревали в дисководе, были подвержены механическим повреждениям. В итоге, когда стали появляться более надежные носители информации, дискеты стали исчезать из обихода и в настоящий момент практически перестали использоваться.

Оптические диски!

Это устройства, данные с которых считываются при помощи оптического излучения. Первое поколение таких дисков использовалось, в основном, для хранения видеофайлов и музыки. Это всем известные лазерные и компакт-диски, а также магнитооптические диски, сочетавшие в себе свойства как оптических, так и магнитных носителей информации. Первые оптические диски увидели свет в конце 70-х годов. Ко второму поколению оптических носителей можно отнести, в частности, диски формата DVD, которые появились в 1996-1997 годах. Имея такой же внешний вид, как CD-диски, они могли хранить гораздо больший объем информации.
Стоит особо отметить возможность не только считывания информации, но и однократной либо многократной (в зависимости от типа диска) ее записи, существующую как у CD, так и у DVD. В настоящее время наряду с оптическими дисками второго поколения, широко используются диски третьего поколения, и здесь борьбу за лидерство долгое время вели два формата - HD DVD и Blu-ray. Однако, верх все же одержали производители второго типа дисков.
В настоящий момент, Blu-ray-диски способны вмещать от 23,3 до 128 гигабайт информации, в зависимости от количества слоев. Несомненным минусом всех оптических носителей информации можно считать их подверженность различным механическим повреждениям: даже мелкая царапина на поверхности диска может нанести непоправимый ущерб. Кроме того, скорость записи информации далеко не всегда удовлетворяет пользователя, а количество циклов перезаписи сильно ограничено физическими параметрами. Именно поэтому появились на свет и получили широкое распространение компактные быстрые и способные выдержать порядка 100 тысяч циклов перезаписи устройства, использующие для хранения информации флеш-память.

Флеш-память была в 1984 году Фудзио Масуокой, специалистом компании Toshiba.

Первый флеш-чип, предназначенный для коммерческого использования, был выпущен в 1988 году компанией Intel. Сейчас флеш-карты различных типов и объемов активно используются в мобильных телефонах, фотоаппаратах, mp3-плеерах, а также весьма популярны USB-флеш-накопители или, в народе, флешки, которые можно подключить к компьютеру или ноутбуку через USB-разъем и быстро скопировать необходимую информацию. В настоящее время стандартные устройства, использующие флеш-память, вмещают десятки гигабайт информации.

Жесткий диск.

НЖМД, накопитель на жестких магнитных дисках, винчестер, как и дискета, основан на принципах магнитной записи, однако, в нем запись производится на жесткие пластины, покрытые слоем ферромагнетика. Чаще всего, винчестер изначально встроен в системный блок компьютера. Первый прототип устройства, имевший объем памяти 5 мегабайт и невероятные, в сравнении с сегодняшними жесткими дисками, размеры появился в 1956 году в компании IBM. Эволюция НЖМД привела к уменьшению их физических размеров, увеличению скорости чтения/записи информации и объема памяти. Современные винчестеры хранят в себе до 3 терабайт информации и, наверняка, это еще не предел...

Темп жизни современных людей постоянно увеличивается, как увеличивается и количество информации, которую необходимо хранить. Поэтому человечество никогда не остановится на достигнутом, и кто знает, возможно, через пятьдесят лет объемы памяти, недостижимые для современных носителей, людям будущего покажутся такими же смешными, как кажется смешным нам количество информации, которую можно было считать с перфокарты.

В переди нас ждёт еще много интересного.

-1950-е - Компьютеры первого поколения (основной носитель для хранения и обработки данных). Позднее для хранения и ввода.

Перфокарта, формат IBM

Поздний европейский вариант перфокарты IBM

Перфорированная таблица С. Н. Корсакова , 1832 год

Перфока́рта (перфорационная карта, перфорированная карта, от лат. perforo - пробиваю и лат. charta - лист из папируса; бумага ) - носитель информации из тонкого картона , представляет информацию наличием или отсутствием отверстий в определённых позициях карты. Наиболее широко перфокарты применялись во второй половине XX века для ввода и хранения данных в системах автоматизированной обработки информации. В настоящее время, как и перфолента, практически вытеснены более компактными, быстрыми и удобными полупроводниковыми, магнитными и оптическими носителями.

История

Перфокарты впервые начали применяться в ткацких станках Жаккарда (1808) для управления узорами на тканях. В информатике перфокарты впервые были применены в «аналитической машине» Бэббиджа и в «интеллектуальных машинах» коллежского советника С. Н. Корсакова (1832), механических устройствах для информационного поиска и классификации записей . В конце XIX в. началось использование перфокарт для обработки результатов переписей населения в США (см. табулятор Холлерита).

Существовало много разных форматов перфокарт; наиболее распространённым был «формат IBM», введённый в 1928 г. - 12 строк и 80 колонок, размер карты 7⅜ × 3¾ дюйма (187,325 × 82,55 мм), толщина карты 0,007 дюйма (0,178 мм). Первоначально углы были острые, а с 1964 г. - скруглённые (впрочем, в СССР и позже использовали карты с нескруглёнными углами). Примечательно, что по приблизительным подсчётам, гигабайт информации, представленной в виде перфокарт, весил бы примерно 22 тонны (не считая веса, потерянного в результате перфорации отверстий).

Поддержка использования данного носителя информации вызвала появление индустрии по производству широкого класса специализированного оборудования - устройств подготовки, ввода и вывода данных, раскладочно-подборочных , расшифровочных и других машин.

Применение в компьютерной технике

В 2011 году в США всё еще существовала компания Cardamation, поставлявшая перфокарты и устройства для работы с перфокартами . Об использовании перфокарт в современных организациях сообщалось в 1999 и 2012 годах .

Двоичный и текстовый режим

Заполненная перфокарта в текстовом режиме (строка «С*10,05 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДРЕСА АКТИВНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ПАРАМЕТРА ЗАДАЧИ»)

При работе с перфокартами в двоичном режиме перфокарта рассматривается как двумерный битовый массив; допустимы любые комбинации пробивок. Например, в системах IBM 701 машинное слово состояло из 36 бит; при записи данных на перфокарты в одной строке пробивок записывалось 2 машинных слова (последние 8 колонок не использовались), всего на одну перфокарту можно было записать 24 машинных слова.

При работе с перфокартами в текстовом режиме каждая колонка обозначает один символ; таким образом, одна перфокарта представляет строку из 80 символов. Допускаются лишь некоторые комбинации пробивок. Наиболее просто кодируются цифры - одной пробивкой в позиции, обозначенной данной цифрой. Буквы и другие символы кодируются несколькими пробивками в одной колонке. Отсутствие пробивок в колонке означает пробел (в отличие от перфоленты , где отсутствие пробивок означает пустой символ, NUL). В системе IBM/360 были определены комбинации пробивок для всех 256 значений байта (например, пустой символ NUL обозначался комбинацией 12-0-1-8-9), так что фактически в текстовом режиме можно было записывать и любые двоичные данные.

Для удобства работы с текстовыми данными вдоль верхнего края перфокарты часто печатались те же символы в обычном человеком читаемом виде.

Пример кода

________________________________________________________________ /&-0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQR/STUVWXYZ:#@"="[.<(+|]$*);^\,%_>? 12 / X XXXXXXXXX XXXXXX 11| X XXXXXXXXX XXXXXX 0| X XXXXXXXXX XXXXXX 1| X X X 2| X X X X X X X X 3| X X X X X X X X 4| X X X X X X X X 5| X X X X X X X X 6| X X X X X X X X 7| X X X X X X X X 8| X X X X XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 9| X X X X |__________________________________________________________________

Следует заметить, что везде одинаково кодировались только цифры и латинские буквы; в кодировании остальных символов существовали большие различия.

Хочу вам показать, как записывалась информация на перфокарты. Например, на данную перфокарту мы запишем слово “Привет”.

На этой фотографии изображена перфокарта, на которой не записано никакой информации (т.е. она “чистая”).
Информация на такие перфокарты записывалась с помощью прокалывания дырок в определённых местах, если был прокол, то это “1”, а если прокола в определённом месте нет – тогда “0”. На первом и трёх последних рядах отмечалась служебная информация, а вот восемь рядов (от ряда с нулями до ряда с семёрками) – это как раз ряды, где хранились сами данные в виде проколотых точек, точки прокалывались там, где нужно, на месте указанных цифр ряда.

Срез в верхнем левом углу показывает, где “начало” перфокарты, очевидно, что этой стороной её вставляли в привод считывания/записи на перфокарты. Заранее хочу сказать, что данная перфокарта имеет объём памяти 80 байт!

Т.е. одна обычная дискета на 1,44 мегабайта может хранить приблизительно столько же информации, сколько 18000 перфокарт!!! Теперь, надеюсь, вы представляете, почему, когда изобрели дискеты, говорили, что мгновенно стали не нужны тонны перфокарт.

При случае хочу показать, как записывалась информация на перфокарты. Например, на данную перфокарту нам нужно записать слово “Привет”.


Мы знаем, что компьютер в своей работе использует только нули и единицы (нет электрического сигнала / есть сигнал). Эти нули и единицы называются битами. 8 бит равняются одному байту.

Итак, в байте есть 8 цифр “0” или “1”, которые могут быть размещены в разных комбинациях, например, это всё байты: 01010101, 00000000, 01100100, 11111100…

Как видим, комбинаций размещения нулей и единиц в байте может быть очень много, а всего их 256. Т.е. “разных байтов” в компьютере есть 256. Но для удобства людей эти байты компьютер обозначает символами алфавита, цифрами и разными знаками, ведь нам легче воспринять букву “Н”, чем, например, комбинацию “11000101”.

Эти способы обозначения двоичных комбинаций называются кодовыми таблицами, в каждой операционной системе они разные, и в каждом компьютере, но также могут быть и одинаковыми, и вообще, программист может сам поменять вид компьютерных символов по своему усмотрению, так, как это делает известная программа для DOS – keyrus.

Эта программа добавляет кириллические буквы в стандартную таблицу символов операционной системы DOS (которая создавалась в Америке, где про кириллицу, естественно, никто не думал), и теперь мы можем создавать и комфортно работать в программах, где надписи написаны кириллицей, а если не запускать программу keyrus, то вместо кириллических надписей будут разные “иероглифы”, т.е. другие не кириллические символы.
Надеюсь, вы уже поняли, что и каждая буква из слова “привет” имеет свой двоичных аналог. Чтобы перевести слово, мы воспользуемся кодовой страницей операционной системы MS-DOS
её кодовая страница называется ASCII, а в Windows, например, кодовая страница называется Windows-1251.
Для записи слова “привет” сначала нужно перевести каждую его букву (байт) в десятичный код таблицы ASCII, таблицы кодов я уже не помню.
И книги с кодами при себе сейчас нет, поэтому пришлось на скорую руку “склепать” программу на Паскале, которая выдала мне десятичные коды каждой буквы слова “привет”
Сама программа простенькая до невозможности, но стандартная функция Паскаля “ord” нам очень помогла:


Запускаем программу, и теперь мы получили коды букв слова “привет”: “П”-143, “р”-224, “и”-168, “в”-162, “е”-165, “т”-226 .
Эти коды в десятичной системе исчисления, а компьютер работает в двоичной, поэтому переведём их с помощью обычного калькулятора:




Всё!
Мы получили двоичные коды, которые можно “записать” на перфокарту, начиная с верхнего левого угла и дальше вниз, а следующий байт снова сверху слева, под предыдущим байтом, и так далее…
Вот как будет выглядеть записанное слово “Привет” на перфокарте
(чёрным, обозначены единицы, а нулей “нет”, точнее, они не отмечены). Теперь, если попробовать считать эту перфокарту, то компьютер считает единицы, а там где светового/механического контакта не будет (т.к. дырки не пробиты), компьютер “поймёт”, что на перфокарте “записаны” нули. После этого программа компьютера перекодирует двоичные коды в коды символов, и уже соответственно этим кодам выведет на экран надпись “Привет”.

charta - лист из папируса; бумага ) - носитель информации , предназначенный для использования в системах автоматической обработки данных. Сделанная из тонкого картона , перфокарта представляет информацию наличием или отсутствием отверстий в определённых позициях карты.

Энциклопедичный YouTube

1 / 2

✪ Иридодиагностика. Глаз -перфокарта организма.

✪ Хронологічний тренажер. Перфокарта.

Субтитры

История

Перфокарты впервые начали применяться в ткацких станках Жаккарда (1808) для управления узорами на тканях. В информатике перфокарты впервые были применены в «интеллектуальных машинах» коллежского советника С. Н. Корсакова (1832), механических устройствах для информационного поиска и классификации записей . Перфокарты также планировалось использовать в «аналитической машине» Бэббиджа . В конце XIX в. началось использование перфокарт для обработки результатов переписей населения в США (см. табулятор Холлерита).

Существовало много разных форматов перфокарт; наиболее распространённым был «формат IBM», введённый в 1928 г. - 12 строк и 80 колонок, размер карты 7⅜ × 3¾ дюйма (187,325 × 82,55 мм), толщина карты 0,007 дюйма (0,178 мм). Первоначально углы были острые, а с 1964 г. - скруглённые (впрочем, в СССР и позже использовали карты с нескруглёнными углами). Примечательно, что по приблизительным подсчетам, гигабайт информации, представленной в виде перфокарт, весил бы примерно 22 тонны (не считая веса, потерянного в результате перфорации отверстий).

Поддержка использования данного носителя информации вызвала появление индустрии по производству широкого класса специализированного оборудования - раскладочно-подборочных , расшифровочных и других машин.

Применение в компьютерной технике

В 2011 году в США всё еще существовала компания Cardamation, поставлявшая перфокарты и устройства для работы с перфокартами . Об использовании перфокарт в современных организациях сообщалось в 1999 и 2012 годах .

Двоичный и текстовый режим

При работе с перфокартами в двоичном режиме перфокарта рассматривается как двумерный битовый массив; допустимы любые комбинации пробивок. Например, в системах IBM 701 машинное слово состояло из 36 бит; при записи данных на перфокарты в одной строке пробивок записывалось 2 машинных слова (последние 8 колонок не использовались), всего на одну перфокарту можно было записать 24 машинных слова.

При работе с перфокартами в текстовом режиме каждая колонка обозначает один символ; таким образом, одна перфокарта представляет строку из 80 символов. Допускаются лишь некоторые комбинации пробивок. Наиболее просто кодируются цифры - одной пробивкой в позиции, обозначенной данной цифрой. Буквы и другие символы кодируются несколькими пробивками в одной колонке. Отсутствие пробивок в колонке означает пробел (в отличие от перфоленты , где отсутствие пробивок означает пустой символ, NUL). В системе IBM/360 были определены комбинации пробивок для всех 256 значений байта (например, пустой символ NUL обозначался комбинацией 12-0-1-8-9), так что фактически в текстовом режиме можно было записывать и любые двоичные данные.

Для удобства работы с текстовыми данными вдоль верхнего края перфокарты часто печатались те же символы в обычном человекочитаемом виде.

Пример кода

________________________________________________________________ /&-0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQR/STUVWXYZ:#@"="[.<(+|]$*);^\,%_>? 12 / X XXXXXXXXX XXXXXX 11| X XXXXXXXXX XXXXXX 0| X XXXXXXXXX XXXXXX 1| X X X 2| X X X X X X X X 3| X X X X X X X X 4| X X X X X X X X 5| X X X X X X X X 6| X X X X X X X X 7| X X X X X X X X 8| X X X X XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 9| X X X X |__________________________________________________________________

Следует заметить, что везде одинаково кодировались только цифры и латинские буквы; в кодировании остальных символов существовали большие различия.

Современному человеку, имеющему возможность хранить терабайты информации на жестком диске своего домашнего компьютера, очень сложно себе представить, что когда-то людям было достаточно и трехдюймовой дискеты. За свою историю носители информации прошли грандиозный путь. Каковы же были его этапы?

Кажется невероятным, что – первый носитель информации, имевший форму бумажной, картонной или пластиковой прямоугольной пластинки с отверстиями, – появилась на свет еще в начале 19 века. О компьютерах в то время речи, конечно же, не шло, но зато активно использовались ткацкие станки французского изобретателя Жозефа-Мари Жаккарда, в которых и нашли применение перфокарты. При помощи них можно было управлять узором на ткани. В 30-х годах девятнадцатого века технология стала использоваться в первых вычислительных машинах Чарльзя Бэббиджа и в механических устройствах для классификации записей Семена Корсакова. А в 1890 году американский изобретатель Герман Холлерит придумал устройство, использовавшее перфокарты для обработки результатов проводившихся в 1890 и 1900 годах в Америке переписей населения. Разумеется, перфокарте суждено было стать носителем информации в первых компьютерах. Наверняка, многие еще помнят эти карточки размерами 187,325 × 82,55 мм и толщиной 0,178 мм с рядами цифр и отверстиями на определенных позициях – это наиболее распространенный формат IBM, введенный в обращение в 1928 году. Перфокарты широко использовались в компьютерной технике до начала 80-х годов, однако, неудобство их использования и потребность в хранении и обработке большего количества информации вынуждали специалистов искать новые решения. Поэтому перфокарты постепенно были вытеснены дискетами.

Кажется невероятным, что Дискета представляла собой гибкий диск, имевший ферромагнитное покрытие и спрятанный в пластиковый корпус, предназначенный для защиты от механических повреждений. В 1967 году в лаборатории компании IBM была создана первая дискета, имевшая диаметр 8 дюймов, а в 1971 году первая такая дискета объемом в 80 килобайт была представлена широкой аудитории. Курс развития гибких магнитных дисков был направлен на уменьшение физических размеров и увеличение объема памяти, в результате чего сначала дискеты уменьшились до 5¼ дюймов, а после – до 3½, а объем памяти к 1991 году достиг 2880 килобайт, хотя самым ходовым форматом оставалась 3½-дюймовая 1,44-мегабайтная дискета. К сожалению, дискеты нельзя было назвать надежным приспособлением для хранения информации в силу особенностей их устройства. Они легко размагничивались под воздействием магнитных полей различной природы, застревали в дисководе, были подвержены механическим повреждениям. В итоге, когда стали появляться более надежные носители информации, дискеты стали исчезать из обихода и в настоящий момент практически перестали использоваться.

Следующим этапом в развитии носителей информации стали оптические диски – устройства, данные с которых считываются при помощи оптического излучения. Первое поколение таких дисков использовалось, в основном, для хранения видеофайлов и музыки. Это всем известные лазерные и компакт-диски , а также магнитооптические диски , сочетавшие в себе свойства как оптических, так и магнитных носителей информации. Первые оптические диски увидели свет в конце 70-х годов. Ко второму поколению оптических носителей можно отнести, в частности, диски формата DVD, которые появились в 1996-1997 годах. Имея такой же внешний вид, как CD-диски, они могли хранить гораздо больший объем информации. Стоит особо отметить возможность не только считывания информации, но и однократной либо многократной (в зависимости от типа диска) ее записи, существующую как у CD, так и у DVD. В настоящее время наряду с оптическими дисками второго поколения, широко используются диски третьего поколения, и здесь борьбу за лидерство долгое время вели два формата – HD DVD и Blu-ray . Однако, верх все же одержали производители второго типа дисков. В настоящий момент, Blu-ray-диски способны вмещать от 23,3 до 128 гигабайт информации, в зависимости от количества слоев. Несомненным минусом всех оптических носителей информации можно считать их подверженность различным механическим повреждениям: даже мелкая царапина на поверхности диска может нанести непоправимый ущерб. Кроме того, скорость записи информации далеко не всегда удовлетворяет пользователя, а количество циклов перезаписи сильно ограничено физическими параметрами. Именно поэтому появились на свет и получили широкое распространение компактные быстрые и способные выдержать порядка 100 тысяч циклов перезаписи устройства, использующие для хранения информации флеш-память .

Изобретена флеш-память была в 1984 году Фудзио Масуокой, специалистом компании Toshiba. Первый флеш-чип, предназначенный для коммерческого использования, был выпущен в 1988 году компанией Intel. Сейчас флеш-карты различных типов и объемов активно используются в мобильных телефонах, фотоаппаратах, mp3-плеерах, а также весьма популярны USB-флеш-накопители или, в народе, флешки , которые можно подключить к компьютеру или ноутбуку через USB-разъем и быстро скопировать необходимую информацию. В настоящее время стандартные устройства, использующие флеш-память, вмещают десятки гигабайт информации.

Вышеперечисленные устройства являются съемными . Отдельно же стоит рассказать о встроенных носителях информации – жестких дисках .

Жесткий диск (НЖМД , накопитель на жестких магнитных дисках, винчестер), как и дискета, основан на принципах магнитной записи, однако, в нем запись производится на жесткие пластины, покрытые слоем ферромагнетика. Чаще всего, винчестер изначально встроен в системный блок компьютера. Первый прототип устройства, имевший объем памяти 5 мегабайт и невероятные, в сравнении с сегодняшними жесткими дисками, размеры появился в 1956 году в компании IBM. Эволюция НЖМД привела к уменьшению их физических размеров, увеличению скорости чтения/записи информации и объема памяти. Современные винчестеры хранят в себе до 3 терабайт информации и, наверняка, это еще не предел.

Темп жизни современных людей постоянно увеличивается, как увеличивается и количество информации, которую необходимо хранить. Поэтому человечество никогда не остановится на достигнутом, и кто знает, возможно, через пятьдесят лет объемы памяти, недостижимые для современных носителей, людям будущего покажутся такими же смешными, как кажется смешным нам количество информации, которую можно было считать с перфокарты.